Perchlorsäure

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Strukturformel
Struktur von Perchlorsäure
Allgemeines
Name Perchlorsäure
Andere Namen
  • Hydrogen-tetraoxochlorat(−I)
  • Chlor(VII)-säure
  • Überchlorsäure
Summenformel HClO4
CAS-Nummer 7601-90-3
Kurzbeschreibung

farblose, ölige, hygroskopische, an der Luft rauchende Flüssigkeit[1]

Eigenschaften
Molare Masse 100,46 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,77 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

−101 °C[2]

Siedepunkt

130 °C [3]

Dampfdruck

39,13 hPa (20 °C)[2]

pKs-Wert

−10[4]

Löslichkeit

mischbar mit Wasser, Essigsäure, Chloroform, Nitromethan, Benzol, Dichlormethan, Dichlorethen und Acetonitril[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [5]
03 – Brandfördernd 05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 271​‐​314
P: 260​‐​280​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​310 [2]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [5]
Ätzend Brandfördernd
Ätzend Brand-
fördernd
(C) (O)
R- und S-Sätze R: 5​‐​8​‐​35
S: (1/2)​‐​23​‐​26​‐​36​‐​45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Perchlorsäure, HClO4, ist eine Sauerstoffsäure des Chlors. Ihre Salze heißen Perchlorate.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Wasserfreie Perchlorsäure wirkt stark oxidierend, raucht an der Luft und ist hygroskopisch und flüchtig. Perchlorsäure ist eine sogenannte Supersäure, also eine extrem starke Säure (pKS: −10). Sie verursacht schwere Verätzungen und ist hochreaktiv. Beim Erwärmen, vor allem von Perchlorsäure mit über 50 Prozent Massenanteil, besteht Explosionsgefahr, ebenso beim Einengen oder Konzentrieren mit Trocknungsmitteln. Wasserfreie Perchlorsäure kann sich bereits bei Raumtemperatur spontan zersetzen. Zusammen mit einer Vielzahl anderer Stoffe kann es zu stark exothermen Reaktionen, Hitzeentwicklung, Entzündung, Explosion oder Bildung explosiver Gase und Dämpfe kommen. Bei Berührung mit brennbaren Stoffen besteht Brandgefahr, da die Säure wegen ihres hohen Sauerstoffanteils brandfördernd ist. Konzentrierte Perchlorsäure ist auch in der Lage, elementares Gold zu oxidieren.

Anhydrid[Bearbeiten]

Das Anhydrid der Perchlorsäure ist Dichlorheptoxid (Cl2O7). Es kann durch vorsichtige Umsetzung von Perchlorsäure mit Phosphorpentoxid mit einer sich anschließender Vakuum-Destillation dargestellt werden.

Der Schmelzpunkt von Dichlorheptoxid liegt bei −91,5 °C, und es siedet bei 82 °C. Dichlorheptoxid ist hochexplosiv und reagiert mit Wasser wieder zu Perchlorsäure.

Herstellung[Bearbeiten]

Perchlorsäure wird durch Zugabe von starken Säuren, z. B. Schwefelsäure, aus ihren Salzen, z. B. Kaliumperchlorat freigesetzt. Kaliumperchlorat lässt sich durch Disproportionierung aus elektrolytisch hergestelltem Kaliumchlorat KClO3 beim Erhitzen erzeugen.[7]
\mathrm{4 \ KClO_3 \longrightarrow \ KCl + 3 \ KClO_4}

Perchlorsäure entsteht ebenfalls aus der Reaktion von Natriumperchlorat und konzentrierter Salzsäure:[3]

\mathrm{ \ NaClO_4 + \ HCl \longrightarrow \ NaCl + \ HClO_4}

Verwendung[Bearbeiten]

Perchlorate sind starke Pflanzengifte und daher in Unkrautbekämpfungsmitteln neben Chloraten enthalten. Als Oxidationsmittel werden Perchlorate auch in manchen Sprengstoffen und Raketentreibstoffen verwendet.

In der Analytik von Schwermetallen wurde früher wegen ihrer stark oxidierenden Wirkung eine konzentrierte (>60 %-ige) Perchlorsäure zum Aufschluss fester anorganischer Proben eingesetzt. Dies geschah im Allgemeinen bei hohen Temperaturen. Es besteht die Gefahr, dass sich die Säure dabei unter Abdampfen von Wasser weiter aufkonzentriert. Wegen der Explosionsgefährlichkeit der Perchlorsäure und ihrer Dämpfe wird diese Methode heute nicht mehr empfohlen. Mit organischem Material sollte konzentrierte Perchlorsäure dabei keinesfalls in Berührung kommen.

In der Analytischen Chemie wird Perchlorsäure insbesondere für wasserfreie Titrationen (Aminzahl) eingesetzt. Dazu wird Perchlorsäure in Eisessig (konzentrierte Essigsäure) gelöst. Dabei entstehen Acidiumionen:

\mathrm{ HClO_4\ +\ CH_3COOH\ \longrightarrow\ ClO_4^-\ +\ CH_3COOH_2^+ }

In der Biochemie wird Perchlorsäure zur Fällung von Proteinen eingesetzt. In der klinischen Chemie macht man sich diesen Effekt zur sofortigen Deaktivierung von Enzymen bei der Untersuchung spezieller Stoffwechsel-Parameter (z. B. Pyruvat) zunutze.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Perchlorsäure wirkt stark reizend auf Haut, Atemwege und Schleimhäute. Sie ist in der Lage lebendes Gewebe zu zerstören. Als starkes Oxidationsmittel wirkt sie brandfördernd. Zusammen mit einer Vielzahl anderer Stoffe kann es zu stark exothermen Reaktionen, Hitzeentwicklung, Entzündung, Explosion oder Bildung explosiver Gase und Dämpfe kommen. Verdünnte Perchlorsäurelösungen sind weniger gefährlich und stabiler.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Eintrag: Perchlorsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 17. April 2014.
  2. a b c d Eintrag zu Perchlorsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 5. Januar 2008 (JavaScript erforderlich)
  3. a b  Holleman, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. de Gruyter, 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 480.
  4. Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, Berlin 2007. ISBN 978-3-11-017770-1.
  5. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7601-90-3 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  6. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  7. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 318-20.